(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示面に表示する表示手段と、
前記表示手段の表示面を撮像可能に設けられ、該表示面を撮影する毎にその映像信号を送出する撮像手段と、
前記撮像手段に近接して前記表示手段との間に設けられ、前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタと、
前記表示面に載置され、所定の大きさの透明材料で形成され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムと、
前記撮像手段からの映像信号を入力し、この映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに基づいて前記表示面における前記透明偏光フィルムの画像の大きさ、位置並びに傾斜を認識して、前記表示面における表示領域を定め、該表示領域に、予め記憶されている所望の情報を表示させる対話処理装置と
を有することを特徴とする透明偏光フィルムを用いた対話システム。
【請求項２】
前記対話処理装置は、
前記表示手段の前記表示面の特性、姿勢及び前記撮像手段の特性、高さ、姿勢を含むキャリブレーション情報を記憶した第１の記憶手段と、
所望の情報を記憶した第２の記憶手段と、
前記画像データに基づいて前記透明偏光フィルムの画像の輪郭抽出を行って前記透明偏光フィルムの画像の前記大きさ、前記位置並びに前記傾斜を求め、これらを透明偏光フィルム認識情報として出力する手段と、
前記第１の記憶手段の前記キャリブレーション情報、前記透明偏光フィルム認識情報に基づいて前記表示面における前記透明偏光フィルムの画像の前記表示領域を定義する手段と、
前記第２の記憶手段の前記所望の情報を前記表示手段に出力して前記表示領域に表示させる手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の透明偏光フィルムを用いた対話システム。
【請求項３】
前記対話処理装置は、
前記透明偏光フィルムの画像の他に、予め決められた物体画像を認識したとき、この物体画像の移動又は変形に基づき、前記第２の記憶手段の前記所望の情報を前記表示領域に表示させることを特徴とする請求項２記載の透明偏光フィルムを用いた対話システム。
【請求項４】
前記透明偏光フィルムは、同一平面において相互に偏光方向がπ／４異なるように重ねられた２枚の１／２波長板からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の透明偏光フィルムを用いた対話システム。
【請求項５】
映像を表示面に表示する表示手段と、
前記表示手段の前記表示面を撮像可能に設けられ、該表示面を撮影する毎にその映像信号を送出する撮像手段と、
前記撮像手段に近接して前記表示手段との間に設けられ、前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタと、
前記表示面に載置され、該表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムを配列して識別可能とさせる透明識別子偏光フィルム部材が貼り付けられた透明識別子偏光フィルム付き透明シートと、
前記撮像手段からの映像信号を入力し、その映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材を解読して識別情報を取得し、該識別情報に関連付けられている所定の大きさで、前記透明識別子偏光フィルム部材の位置並びに傾斜に従って、この識別情報に対応する所望の情報を前記表示面に表示させる透明偏光フィルム認識対話処理装置と
を有することを特徴とする透明偏光フィルムを用いた対話システム。
【請求項６】
前記透明偏光フィルム認識対話処理装置は、
前記表示手段の前記表示面の特性、姿勢及び前記撮像手段の特性、高さ、姿勢を含むキャリブレーション情報を記憶した第３の記憶手段と、
前記識別情報毎に、該識別情報に対応する前記透明識別子偏光フィルム付き透明シートの大きさ、表示させる所望の情報を記憶した第４の記憶手段と、
前記撮像手段からの映像信号を入力し、その映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材の画像の輪郭抽出を行って、この透明識別子偏光フィルム部材の画像の位置、傾斜を求める手段と、
前記画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材の画像毎に、前記透明偏光フィルムの配列を解読して前記識別情報を得る手段と、
前記識別情報が得られる毎に、この識別情報に対応する前記透明識別子偏光フィルム付き透明シートの大きさを、前記第４の記憶手段から読み込み、これを前記第３の記憶手段のキャリブレーション情報に基づいて前記表示面における前記透明識別子偏光フィルム付き透明シートの表示領域を求める手段と、
前記識別情報が求められる毎に、この識別情報に対応する所望の情報を読み込んで、前記求められた位置並びに傾斜に従って前記表示面の表示領域に表示させる手段と
を有することを特徴とする請求項５記載の透明偏光フィルムを用いた対話システム。
【請求項７】
前記透明識別子偏光フィルム部材は、同一平面内において相互に偏光方向がπ／４異なるように重ねられた２枚の１／２波長板からなることを特徴とする請求項５又は６に記載の透明偏光フィルムを用いた対話システム。
【請求項８】
映像を表示面に表示する表示工程と、
前記表示面を撮像可能に設けられた撮影手段によって撮影し、撮影する毎にその映像信号を送出する撮像工程と、
前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタで偏光させる第１の偏光工程と、
前記表示面に載置され、所定の大きさの透明材料で形成され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムで偏光させる第２の偏光工程と、
前記撮像工程からの映像信号を入力し、その映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに基づいて前記表示面における前記透明偏光フィルムの画像の大きさ、位置並びに傾斜を認識して、前記表示面における表示領域を定め、該表示領域に、予め記憶されている所望の情報を表示させる対話処理工程と
を行うことを特徴とする透明偏光フィルムを用いた対話方法。
【請求項９】
映像を表示面に表示する表示工程と、
前記表示面を撮影し、撮影する毎にその映像信号を送出する撮像工程と、
前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタで偏光させる第１の偏光工程と、
前記表示面に載置され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムを配列して識別可能とさせる透明識別子偏光フィルム部材が貼り付けられた透明識別子偏光フィルム付き透明シートで偏光させる第２の偏光工程と、
前記撮像工程からの映像信号を入力し、この映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材を解読して識別情報を取得し、該識別情報に関連付けられている所定の大きさで、前記透明識別子偏光フィルム部材の位置並びに傾斜に従って、この識別情報に対応する所望の情報を前記表示面に表示させる透明偏光フィルム認識対話処理工程と
を行うことを特徴とする透明偏光フィルムを用いた対話方法。
【請求項１０】
映像を表示面に表示する表示手段と、前記表示手段の表示面を撮像可能に設けられ、該表示面を撮影する毎にその映像信号を送出する撮像手段と、前記撮像手段に近接して前記表示手段との間に設けられ、前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタと、前記表示面に載置され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有し、かつ透明材料で所定の大きさに形成された透明偏光フィルムと、対話処理装置とを備えた対話システムの対話処理装置のプログラムであって、
コンピュータに、
前記表示手段の前記表示面の特性、姿勢及び前記撮像手段の特性、高さ、姿勢を含むキャリブレーション情報を第５の記憶手段に記憶する手段、
所望の情報を第６の記憶手段に記憶する手段、
前記映像信号に基づいて前記透明偏光フィルムの画像の輪郭抽出を行って前記透明偏光フィルムの画像の大きさ、位置並びに傾斜を求め、これらを透明偏光フィルム認識情報として出力する手段、
前記第５の記憶手段のキャリブレーション情報、前記透明偏光フィルム認識情報に基づいて前記表示面における透明偏光フィルムの画像の表示領域を定義する手段、
前記所望の情報を第６の記憶手段から読み出して前記表示手段に出力して前記表示領域に表示させる手段
としての機能を実行させるための対話システムの対話処理装置のプログラム。
【請求項１１】
映像を表示面に表示する表示手段と、前記表示手段の表示面を撮像可能に設けられ、該表示面を撮影する毎にその映像信号を送出する撮像手段と、前記撮像手段に近接して前記表示手段との間に設けられ、前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタと、前記表示面に載置され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムを配列して識別可能とさせる透明識別子偏光フィルム部材が貼り付けられた透明識別子偏光フィルム付き透明シートと、透明偏光フィルム認識対話処理装置とを備えた対話システムの透明偏光フィルタ認識対話処理装置のプログラムであって、
コンピュータに、
前記表示手段の前記表示面の特性、姿勢及び前記撮像手段の特性、高さ、姿勢を含むキャリブレーション情報を第７の記憶手段に記憶する手段、
識別情報毎に、該識別情報に対応する前記透明識別子偏光フィルム付き透明シートの大きさ、表示させる所望の情報を第８の記憶手段に記憶する手段、
前記撮像手段からの映像信号を入力し、この映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材の画像の輪郭抽出を行って、この透明識別子偏光フィルム部材の画像の位置、傾斜を求める手段、
前記画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材の画像毎に、前記透明偏光フィルムの配列を解読して前記識別情報を得る手段、
前記識別情報が得られる毎に、この識別情報に対応する前記透明識別子偏光フィルム付き透明シートの大きさを、前記第８の記憶手段から読み込み、これを前記第７の記憶手段のキャリブレーション情報に基づいて前記表示面における前記透明識別子偏光フィルム付き透明シートの表示領域を求める手段、
前記識別情報が求められる毎に、この識別情報に対応する所望の情報を前記第８の記憶手段から読み込んで、前記求められた位置並びに傾斜に従って前記表示面の前記表示領域に表示させる手段
としての機能を実行させるための対話システムの透明偏光フィルム認識対話処理装置のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラのレンズ前方に偏光フィルタを設け、かつディスプレイの表示面に偏光フィルムシート又は透明シートを載置して、これらのシートによって対話ができる対話システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、偏光という物理現像を応用したテーブルトップシステムの研究が多くなされてきた。
【０００３】
このテーブルトップシステムの映像表示方法は一般に大別して以下の３種類に分類できる。
【０００４】
（１）  プロジェクタによる上方からの投影
（２）  プロジェクタによる下方からの投影
（３）  プラズマや液晶などの薄型ディスプレイによる表示
である。
【０００５】
これらは、それぞれに一長一短が存在するが、プロジェクタによる投影における共通の問題点は、光量が少ないために部屋を暗くしなければ視認性が低下してしまうことである。
【０００６】
これに対して、薄型ディスプレイでは明るい部屋でも十分な視認性を得られること及び近年、薄型ディスプレイは安価である。
【０００７】
このような、薄型液晶ディスプレイを使用したシステムに特許文献１（特開２００４−２３９６７４号公報）がある。
【０００８】
特許文献１は、表示面を上に向けた液晶ディスプレイの上方向に、直交偏光フィルムをレンズ前方に設けてＣＣＤカメラで液晶ディスプレイの表示面を撮影させて、バックライトで照射された液晶ディスプレイを通過した光を除去した画像を得ることで、保護フィルムの傷、ゴミ等を検出するシステムである。つまり、液晶ディスプレイの表面又は保護フィルムに傷があれば、その傷で乱反射した画像が検出され、ゴミが付着していれば、そのゴミによる乱反射した光による画が検出される。
【０００９】
また、特許文献１は、直交用偏光フィルムをＣＣＤカメラのレンズ前方から退避させたり、レンズ前方にセットすることによって液晶ディスプレイにおける表示素子自体の欠陥を検出する。
【００１０】
一方、大型液晶ディスプレイの表示面を上に向けて設置することでテーブルトップシステムとして利用する研究も行われている。
【００１１】
例えば、表示面を上に向けた大型液晶ディスプレイの表示面に手をかざしたとき、偏光フィルムを介してＣＣＤカメラで表示面を撮影することで手指認識を容易とし、この手認識の結果でコンピュータと対話する研究がある。
【００１２】
このような、テーブルトップシステムにおいては、資料を持ち込んで説明したり、あるいは透明シートに資料を入れて打合せに臨んだりしていた。
【特許文献１】特開２００４−２３９６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、液晶ディスプレイは明るい部屋でも十分な視認性を有しているのにもかかわらず、液晶ディスプレイの表示面を手等の遮蔽物で遮蔽することになるから液晶ディスプレイの特性を十分に生かしきれない。
【００１４】
例えば、遮蔽物で遮蔽した表示面の場所に直ぐに判断しなければならない重要情報が表示されていた場合は、遮蔽物によってこの重要情報を人間は見ることができなくなるという課題があった。
【００１５】
また、打合せ時においては、膨大な資料をテーブルに置いて、必要に応じて資料を参照しながら相手と打合せを行ったり、資料をわたして説明する場合がある。
【００１６】
このような場合には、資料を人数分だけ会議室に持ち込まなければならないので説明する方に負担が大きいという課題があった。
【００１７】
さらに、資料を入れることができる透明シートは、中身が何であるかが分かるし、かつ資料毎に整理できるので便利である。
【００１８】
このような透明シートはもっぱら資料を入れるために使用されるのがほとんどであるが、表示面を上に向けた液晶ディスプレイを設けたテーブルで打合せする場合には、中の資料によって液晶ディスプレイの表示面の一部が遮断されてしまうという課題があった。しかし、透明シートは透けて見えるという利点がある。
【００１９】
ところが、特許文献１は、表示面を上に向けた液晶ディスプレイの上方向に偏光フィルをレンズ前方に設けたＣＣＤカメラで表示面を撮影させて、表面の傷、ゴミを検出するものであり、透明シートの利点を生かした液晶ディスプレイを用いた対話システムではない。
【００２０】
本発明は以上の課題を鑑みてなされたもので、透明シートの利点を生かして表示面を遮断することなく、かつ資料を会議室等に持ち込まなくとも、並びに相互に資料を見ながら対話できる液晶ディスプレイを用いた対話システムを得ることを目的とする。
【００２１】
一方、前述の透明シートの利点を生かした液晶ディスプレイを用いた対話システムであっても、資料は様々な種類があり、また担当者毎に資料は整理されていなければならない。
【００２２】
従って、透明の利点を生かした液晶ディスプレイを用いた対話システムにあっては、透明でも資料、担当者等の識別ができる透明シートを用いて、担当者別に或いは資料別に対話が可能な液晶ディスプレイを用いた対話システムが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の透明偏光フィルムを用いた対話システムは、
映像を表示面に表示する表示手段と、
前記表示手段の表示面を撮像可能に設けられ、該表示面を撮影する毎にその映像信号を送出する撮像手段と、
前記撮像手段に近接して前記表示手段との間に設けられ、前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタと、
前記表示面に載置され、所定の大きさの透明材料で形成され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムと、
前記撮像手段からの映像信号を入力し、この映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに基づいて前記表示面における前記透明偏光フィルムの画像の大きさ、位置並びに傾斜を認識して、前記表示面における表示領域を定め、該表示領域に、予め記憶されている所望の情報を表示させる対話処理装置とを要旨とする。
【００２４】
また、本発明の透明偏光フィルムを用いた対話システムは、
映像を表示面に表示する表示手段と、
前記表示手段の前記表示面を撮像可能に設けられ、該表示面を撮影する毎にその映像信号を送出する撮像手段と、
前記撮像手段に近接して前記表示手段との間に設けられ、前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタと、
前記表示面に載置され、該表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムを配列して識別可能とさせる透明識別子偏光フィルム部材が貼り付けられた透明識別子偏光フィルム付き透明シートと、
前記撮像手段からの映像信号を入力し、その映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材を解読して識別情報を取得し、該識別情報に関連付けられている所定の大きさで、前記透明識別子偏光フィルム部材の位置並びに傾斜に従って、この識別情報に対応する所望の情報を前記表示面に表示させる透明偏光フィルム認識対話処理装置と
を備えたことを要旨とする。
【００２５】
また、本発明の透明偏光フィルムを用いた対話方法は、
映像を表示面に表示する表示工程と、
前記表示面を撮像可能に設けられた撮影手段によって撮影し、撮影する毎にその映像信号を送出する撮像工程と、
前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタで偏光させる第１の偏光工程と、
前記表示面に載置され、所定の大きさの透明材料で形成され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムで偏光させる第２の偏光工程と、
前記撮像工程からの映像信号を入力し、その映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに基づいて前記表示面における前記透明偏光フィルムの画像の大きさ、位置並びに傾斜を認識して、前記表示面における表示領域を定め、該表示領域に、予め記憶されている所望の情報を表示させる対話処理工程とを行うことを要旨とする。
【００２６】
また、本発明の透明偏光フィルムを用いた対話方法は、
映像を表示面に表示する表示工程と、
前記表示面を撮影し、撮影する毎にその映像信号を送出する撮像工程と、
前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタで偏光させる第１の偏光工程と、
前記表示面に載置され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムを配列して識別可能とさせる透明識別子偏光フィルム部材が貼り付けられた透明識別子偏光フィルム付き透明シートで偏光させる第２の偏光工程と、
前記撮像工程からの映像信号を入力し、この映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材を解読して識別情報を取得し、該識別情報に関連付けられている所定の大きさで、前記透明識別子偏光フィルム部材の位置並びに傾斜に従って、この識別情報に対応する所望の情報を前記表示面に表示させる透明偏光フィルム認識対話処理工程と
を行うことを要旨とする。
【００２７】
さらに、対話システムの対話処理装置のプログラムは、
【００２８】
映像を表示面に表示する表示手段と、前記表示手段の表示面を撮像可能に設けられ、該表示面を撮影する毎にその映像信号を送出する撮像手段と、前記撮像手段に近接して前記表示手段との間に設けられ、前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタと、前記表示面に載置され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有し、かつ透明材料で所定の大きさに形成された透明偏光フィルムと、対話処理装置とを備えた対話システムの対話処理装置のプログラムであって、
【００２９】
コンピュータに、
前記表示手段の前記表示面の特性、姿勢及び前記撮像手段の特性、高さ、姿勢を含むキャリブレーション情報を第５の記憶手段に記憶する手段、
所望の情報を第６の記憶手段に記憶する手段、
前記映像信号に基づいて前記透明偏光フィルムの画像の輪郭抽出を行って前記透明偏光フィルムの画像の大きさ、位置並びに傾斜を求め、これらを透明偏光フィルム認識情報として出力する手段、
前記第５の記憶手段のキャリブレーション情報、前記透明偏光フィルム認識情報に基づいて前記表示面における透明偏光フィルムの画像の表示領域を定義する手段、
前記所望の情報を第６の記憶手段から読み出して前記表示手段に出力して前記表示領域に表示させる手段
としての機能を実行させることを要旨とする。
【００３０】
さらに、本発明の対話システムの透明偏光フィルム認識対話処理装置のプログラムは、
【００３１】
映像を表示面に表示する表示手段と、前記表示手段の表示面を撮像可能に設けられ、該表示面を撮影する毎にその映像信号を送出する撮像手段と、前記撮像手段に近接して前記表示手段との間に設けられ、前記表示面からの映像を遮断する偏光方向を有する偏光フィルタと、前記表示面に載置され、前記表示面からの映像を前記偏光フィルタから通過させる所定の偏光方向を有する透明偏光フィルムを配列して識別可能とさせる透明識別子偏光フィルム部材が貼り付けられた透明識別子偏光フィルム付き透明シートと、透明偏光フィルム認識対話処理装置とを備えた対話システムの透明偏光フィルタ認識対話処理装置のプログラムであって、
【００３２】
コンピュータに、
前記表示手段の前記表示面の特性、姿勢及び前記撮像手段の特性、高さ、姿勢を含むキャリブレーション情報を第７の記憶手段に記憶する手段、
識別情報毎に、該識別情報に対応する前記透明識別子偏光フィルム付き透明シートの大きさ、表示させる所望の情報を第８の記憶手段に記憶する手段、
前記撮像手段からの映像信号を入力し、この映像信号をデジタル変換した画像データを得た後に、該画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材の画像の輪郭抽出を行って、この透明識別子偏光フィルム部材の画像の位置、傾斜を求める手段、
前記画像データに含まれる全ての前記透明識別子偏光フィルム部材の画像毎に、前記透明偏光フィルムの配列を解読して前記識別情報を得る手段、
前記識別情報が得られる毎に、この識別情報に対応する前記透明識別子偏光フィルム付き透明シートの大きさを、前記第８の記憶手段から読み込み、これを前記第７の記憶手段のキャリブレーション情報に基づいて前記表示面における前記透明識別子偏光フィルム付き透明シートの表示領域を求める手段、
前記識別情報が求められる毎に、この識別情報に対応する所望の情報を前記第８の記憶手段から読み込んで、前記求められた位置並びに傾斜に従って前記表示面の前記表示領域に表示させる手段
としての機能を実行させることを要旨とする。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように本発明によれば、撮像手段に近接し前記表示手段との間に設けられた偏光フィルタによって表示手段からの映像が遮断されて、表示手段に置かれた透明偏光フィルムの画像を抽出でき、この透明偏光フィルムの表示手段の表示面上の領域に所望の情報を所定の大きさでかつ透明偏光フィルムの傾きに従って表示できるので、表示手段によって表示された映像をみながら透明偏光フィルムの下に表示された所望の情報を見て、この情報を用いて対話が可能となる。
【００３４】
また、本発明によれば、透明識別子偏光フィルムを設けた透明シートを表示手段に置いたときに、この透明識別偏光フィルムを解読して、識別情報を抽出し、この識別情報に応じた所望の情報を透明シートの下の領域に、その傾きで、かつ位置並びにサイズで表示する。
【００３５】
このため、表示手段の表示面を上にしてテーブルに埋め込み、このテーブルの周りを複数の人数で囲んで対話するときに、それぞれの透明シートの応じた所望の情報を表示させることができる。
【００３６】
さらに、所定の偏光方向又は異なる偏光方向を有する偏光フィルムを配列しているので、偏光フィルタをレンズ前方に設けたカメラによって、これらの偏光フィルムの画像を検出できるので、識別子として使用可能であると共に、透明であるので、下の映像を見ることができる。
【００３７】
さらに、テーブルを囲んだ人にはその透明シートの下の映像を見せることができると共に、この透明シートの識別情報に応じた所望の情報をコンピュータがデータベースから抽出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
初めに、偏光という物理現象を応用したテーブルトップシステムの構築とその手法の概略を初めに説明する。
【００３９】
偏光を応用したディスプレイ映像の遮断を行うと、カメラによるテーブル表面上の実物体認識の精度を格段に向上させることができる。この手法はプロジェクタに偏光フィルムを貼付けることでリアプロジェクション方式においても応用可能である。
【００４０】
しかし、偏光フィルムの透過光は理論的に５０％以下になってしまう。そのため通常時でも視認性の良くないプロジェクタで利用するよりも、液晶ディスプレイを利用した方が好ましい。
【００４１】
本実施の形態では、ＣＣＤカメラのレンズ前方に液晶ディスプレイからの映像（光）を遮断する偏光フィルタを設けて、液晶ディスプレイの映像を遮断するようにする。これにより、ＣＣＤカメラで得られた映像は、液晶ディスプレイの表示面が黒く見える映像となる。
【００４２】
しかし、ある特性を持った偏光フィルムを液晶ディスプレイ上に重ねると、偏光フィルムを置いた領域だけからの映像が液晶ディスプレイに映っているように見える。本実施の形態ではこの現象を利用する。
【００４３】
また、テーブル上に実物体を配置すると、表示されている映像を遮蔽してしまうため、偏光フィルムは透明であることが望ましい。
【００４４】
例えば、ARTagを貼付けた透明なアクリルタイルを利用して、タッチパネル、実際の紙との比較による評価実験を行い、協調作業における有用性を示した。
【００４５】
しかし、一番高い評価を得たのは実際の紙を用いたときであった。そこで、より実世界に近いアフォーダンスを得るため、薄いフィルムを使うことが好ましいとした。
【００４６】
また、対話方式とするには大型液晶ディスプレイの表示面を上に向けて設置したテーブルトップシステムとして利用するのが好ましい。
【００４７】
そこで、本システムは、大型液晶ディスプレイの表示面を上に向けて大型液晶ディスプレイをテーブルに埋め込み、テーブル上方に取り付けたカメラによる画像認識により対話を実現する。
【００４８】
大型液晶ディスプレイの原理上映像は偏光しており、その偏光方向に対して直交させた偏光フィルタ（以下直交偏光フィルタという）をＣＣＤカメラに取り付けることで映像のみを遮断できる。
【００４９】
また、透明な偏光フィルムシート（以下透明偏光フィルムという）を用いる。この透明偏光フィルムの利点は２つある。
【００５０】
透明であるので大型液晶ディスプレイ上に配置しても大型液晶ディスプレイの映像を遮蔽しない点、透明偏光フィルムはシート状であるから、容易に動かして扱える点である。
【００５１】
つまり、透明偏光フィルムは、大型液晶ディスプレイ上に重ねると、ユーザには透明に見えるがシステムのＣＣＤカメラのレンズ前方に直交偏光フィルムを設けて、大型液晶ディスプレイの表示面をＣＣＤカメラで撮影すると、この透明偏光フィルムの画像のみを得ることができる。
【００５２】
本実施の形態では、これを利用し、テーブルに表示面を上に向けて大型液晶ディスプレイを配置しても、透明偏光フィルムによって、この透明偏光フィルムの領域に表示されている映像を遮断しないで人間に見えるようにすると共に、ＣＣＤカメラがレンズ前方に設けた偏光フィルタによって透明偏光フィルムの画像のみを得る。そして、大型液晶ディスプレイ上の透明偏光フィルムの領域に、所望の情報を表示させてこれを人間に見せて対話ができる透明偏光フィルムを用いた対話システムを実現する。
【００５３】
以下に本実施の形態の構成を示して説明する。
【００５４】
＜実施の形態１＞
図１は本実施の形態１の透明偏光フィルムを用いた対話システムの概略構成図である。
【００５５】
図１に示すように、大型液晶ディスプレイ１の表示面（単にＬＣＤ１ともいう）を上に向けて埋め込んだテーブル２を使用している。この大型液晶ディスプレイ１の上方には、テーブル表面全体を撮影できるようにＣＣＤカメラ５が設けられている。このＣＣＤカメラ５は、取付治具（図示せず）によって天井又はポールで取り付けられている。また、ＣＣＤカメラ５のレンズ前方には直交偏光フィルタ４が設けられている。この直交偏光フィルタ４とＣＣＤカメラ５とを総称して単にカメラ部６と称する。
【００５６】
また、透明偏光フィルム３を大型液晶ディスプレイ１の上に置いている。この透明偏光フィルム３（透明偏光フィルム部材ともいう）は、透明であり、Ａ４サイズ（例えば、長方形の硬質塩化ビニール）であることが望ましい。
【００５７】
つまり、実際に手で動かせる透明偏光フィルム３は、シート状であるので、これを操作したい領域に重ねることで、その部分にのみ情報を表示させることができる。この透明偏光フィルムによって、大型液晶ディスプレイ１からの映像を遮断しないという利点を活かすと共に、透明偏光フィルム３を移動させるだけで、その移動した透明偏光フィルム３の下の領域に希望の情報を表示させることができる。
【００５８】
さらに、前述のカメラ部６のケーブル７ａは第１の対話処理装置７に接続されている。第１の対話処理装置７は、第１の画像認識用コンピュータ８と第１の描画用コンピュータ９とを備え、第１の画像認識用コンピュータ８はケーブル７ａでカメラ部６に接続され、第１の描画用コンピュータ９はケーブル９ａで大型液晶ディスプレイ１に接続されている。
【００５９】
なお、第１の画像認識用コンピュータ８と第１の描画用コンピュータ９とを一体化してもよいが、本実施の形態では分離した一例を示している。
【００６０】
このような構成によって、第１の対話処理装置７からの例えば地図が大型液晶ディスプレイ１に表示されている場合に、透明偏光フィルム３の領域に表示されている地図が人間に見えると共に、ＣＣＤカメラ５がレンズ前方に設けた直交偏光フィルタ４によって透明偏光フィルム３の画像のみを得る。そして、大型液晶ディスプレイ１上の透明偏光フィルム３の領域に、所望の情報（例えば災害情報）を表示させることを実現する。
【００６１】
図２は本実施の形態１の直交偏光フィルタ４と大型液晶ディスプレイ１と透明偏光フィルム３とによる映像の遮断及び透過を説明する説明図である。
【００６２】
本実施の形態１は、大型液晶ディスプレイ１の上に透明偏光フィルム３を置き、大型液晶ディスプレイ１の上方向に、レンズ前方に直交偏光フィルタ４を備えたＣＣＤカメラ５を配置しているので、大型液晶ディスプレイ１からの映像（光）はこの直交偏光フィルタ４によって遮断される。
【００６３】
しかし、透明偏光フィルム３の偏光方向を大型液晶ディスプレイ１とも直交偏光フィルタ４とも一致しない方向となるように載置すると、光は直交偏光フィルタ４を通過してＣＣＤカメラ５のレンズを介して入射する。
【００６４】
このため、ＣＣＤカメラ５は透明偏光フィルム３の画像のみを得ることになり、かつ図３に示すように、大型液晶ディスプレイ１の上に透明偏光フィルム３が置かれても、透明偏光フィルム３は透明（波長３６０〜８３０ｎｍ）であるから人間は、この透明偏光フィルム３の下の画像を見ることができる。
【００６５】
図４は偏光を応用した映像の遮断を説明する説明図である。
【００６６】
一般的なカメラによる画像認識を対話手法とするテーブルトップシステムには、テーブルに表示された映像が原因となり、背景差分による手指の切り出しが困難であるという問題がある。
【００６７】
光は電磁波の一種であり、その振動方向が波の進行方向に対して垂直な横波である。自然光が３６０°全ての方向に振動しているのに対し、特定の方向にのみ振動しているとき、この光を偏光と言う。
【００６８】
偏光フィルムは目の細かいスダレのようなもので、特定の振動方向の光だけを透過させ、他の光を遮断する性質があるためフィルムを透過した光は偏光となる。このため２枚の偏光フィルム（偏光板）を直交させて重ねると、光はすべて遮られてしまう。
【００６９】
しかし、光の振動方向を変化させる物質を直交させた偏光フィルム（偏光板）の間に挟むと光が透過するようになる。液晶ディスプレイはこの原理を用いているため、表示される映像は偏光している。
【００７０】
本システムでは、液晶ディスプレイからの映像の偏光方向に直交させた偏光フィルタ（直交偏光フィルタ）をカメラに取り付けることで、液晶ディスプレイの映像のみを遮断することができる。
【００７１】
図５の（ａ）は、液晶ディスプレイ１の前方に直交偏光フィルタ４を設けていない場合を示しており、液晶ディスプレイの映像及び透明偏光フィルム３からの映像が、ＣＣＤカメラに受光されていることが分かる。すなわち、液晶ディスプレイ１、及び透明偏光フィルム３の両方からの映像がＣＣＤカメラに受光される為、物体（透明偏光フィルム３）の認識が困難ともいえる。
【００７２】
他方、図５（ｂ）は、本実施の形態である直交偏光フィルタ４をＣＣＤカメラ前方に設けている場合を示しており、液晶ディスプレイの映像のみ遮断される。すなわち透明偏光フィルム３からの映像のみ透過する為、透明偏光フィルム３自体を容易に認識できる。このとき、「手」を液晶ディスプレイ上に置いた場合においても、「手」はそのまま撮影される為、背景画像による影響を受けずにテーブル上方の「手」も認識（物体認識）することができる。
【００７３】
図６は第１の画像認識用コンピュータ８の概略構成図である。図７は第１の描画用コンピュータ９の概略構成図である。これらの概略構成図は、ソフトウエアの処理とハードウエア部（ＣＰＵ、メモリ等）とを纏めて示したものである。
【００７４】
第１の画像認識用コンピュータ８は、図６に示すように、キャプチャーボード１１と、バッファメモリ１２と、透明偏光フィルム認識部１３と、ＬＣＤ上領域決定部１４と、第１の関連情報付加部１７と、描画情報送出部１９等を備えている。
【００７５】
キャプチャーボード１１は、カメラ部６からの１フレーム毎の映像情報をデジタル変換して内部に取り込んでバッファメモリ１２に記憶する。
【００７６】
透明偏光フィルム認識部１３は、バッファメモリ１２に記憶された１フレーム毎の画像データを読み込み、２値化処理によって透明偏光フィルム３の輪郭抽出を行い、近似した図形の辺の数が「４」であるときに四角形として認識する。この認識した四角形の重心と４頂点の座標をメモリのキャリブレーション情報を用いて求める。このとき、予め記憶している矩形サイズよりも小さい場合は除外する。この４頂点の座標と四角形の座標とを偏光フィルム認識情報ＨとしてＬＣＤ上領域決定部１４に出力する。
【００７７】
ＬＣＤ上領域決定部１４は、偏光フィルム認識情報Ｈを読み込み、メモリ１８のキャリブレーション情報を用いてＬＣＤ上における透明偏光フィルム３の領域を決定し、これをメモリ１６に記憶する。本システムでは、パースペクティブ変換を用いて座標変換を行う。
【００７８】
このキャリブレーション情報は、表示面を上に向けた液晶ディスプレイ上で透明偏光フィルムを配置した領域に、所望の画像を正確に描画するためには、カメラとディスプレイの間の座標を合わせる必要がある。
【００７９】
このため、キャリブレーション情報として、カメラのレンズ特性、カメラ高さ、ＣＣＤ情報、液晶ディスプレイの表示面のサイズ、カメラの姿勢角、ＬＣＤの表示面の姿勢角等を対応させてメモリに記憶している。
【００８０】
第１の関連情報付加部１７は、ＬＣＤ上領域決定部１４が透明偏光フィルム３の領域を決定した後に、データベース１５に記憶している関連情報の格納アドレスＭを読み込み、この格納アドレスＭを透明偏光フィルム３の領域情報に付加して描画情報送出部１９に送出する。
【００８１】
描画情報送出部１９は、透明偏光フィルム３の領域情報と関連情報の格納アドレスＭとを一組にして第１の描画用コンピュータ９に送出する。
【００８２】
次に、図７の第１の描画用コンピュータ９の概略構成図について説明する。描画用コンピュータ９は、偏光フィルム用情報出力部２４と、ＬＣＤ表示情報抽出部２１と、地図情報用のデータベース２２と、写真情報用のデータベース２３と、描画情報抽出部２５と、情報書込部２６と、偏光フィルム情報出力部２４等を備えている。
【００８３】
ＬＣＤ表示情報抽出部２１は、操作者が選択した地図又は写真を地図情報用のデータベース２２又は写真情報用のデータベース２３から読み込み、これを大型液晶ディスプレイ１に出力して表示させる。
【００８４】
描画情報抽出部２５は、第１の画像認識用コンピュータ８からの格納アドレス情報Ｍｉを読み込み、この格納アドレス情報Ｍｉの実情報（例えば災害関連）を読み込み、これを情報書込部２６に出力する。
【００８５】
情報書込部２６は、第１の画像認識用コンピュータ８からのＬＣＤ上の領域情報ＤＨ（位置、方向、大きさ）を入力し、これをメモリ２７のレイヤー（ＬＣＤの表示面と同じ座標系を有する）に定義して、描画情報抽出部２５からの実情報をこのレイヤーの領域に書き込む。
【００８６】
偏光フィルム用情報出力部２４は、メモリ２７のレイヤー情報を読み込み、これをＬＣＤに出力することで、透明偏光フィルム３の下に実情報を表示する。
【００８７】
上記のように構成されたシステムについて以下に動作を説明する。図８は本実施の形態１の画像認識用コンピュータ８の動作を説明するフローチャートである。
【００８８】
第１の画像認識用コンピュータ８の透明偏光フィルム認識部１３は、バッファメモリ１２に画像データが記憶されたかどうかを監視する（Ｓ１）。
【００８９】
ステップＳ１において、画像データが記憶されたと判定したときは、透明偏光フィルム３の画像（単に透明偏光フィルムともいう）の認識処理を行う（Ｓ２）。
【００９０】
この透明偏光フィルム３の認識処理は、バッファメモリ１２から画像データを取得し、取得した画像に２値化処理を施して輪郭線抽出を行う。次に輪郭線の直線近似を行い、近似した図形の辺の数が「４」であるとき四角形として認識する。  最後に最小矩形サイズよりも小さい場合は除外する。そうして求めた矩形の重心と４頂点の座標を求める。この矩形の重心の座標と４頂点の座標とを偏光フィルム認識情報Ｈとして、ＬＣＤ上領域決定部１４に出力する。
【００９１】
次に、ＬＣＤ上領域決定部１４は、偏光フィルム認識情報Ｈを読み込み、キャリブレーション情報に基づいて、カメラの焦点中心から表示面に投影（透明偏光フィルム用のレイヤーに投影）する（Ｓ３）。そして、投影位置と領域の大きさ並びに方向等を求める（Ｓ４）。例えば、パースペクトラム変換を用いて座標変換を行う。
【００９２】
例えば、図９に示すように、液晶ディスプレイの表示面の大きさを定義するＬＣＤ座標系において、偏光フィルム認識情報ＨをＬＣＤ座標系のレイヤーに投影する。そして、Ｙ軸に対しての傾きθｐ、Ｘ軸に対しての傾きθｑとを（総称して傾きθｉ）求めると共に、投影された領域の大きさ（４点座標で定義）及び中心位置を求め、これを透明偏光フィルム３のＬＣＤ上の領域情報ＤＨとしてメモリ１６に記憶する。
【００９３】
そして、第１の関連情報付加部１７がデータベース１５から透明フィルムに関連する関連情報の格納アドレスＭを読み込み（Ｓ５）、関連情報の格納アドレスＭをＬＣＤ上の領域情報ＤＨに付加したＬＣＤ上領域・関連情報Ｋを描画情報送出部１９によって第１の描画用コンピュータ９に送出する（Ｓ６）。
【００９４】
次に、終了かどうかを判断し、終了でないときは処理をステップＳ１に戻す（Ｓ７）。
【００９５】
一方、第１の描画用コンピュータ９はこのＬＣＤ上領域・関連情報Ｋを入力し、図１０に示すフローチャートの処理を行う。
【００９６】
第１の描画用コンピュータ９の情報書込部２６は、ＬＣＤ上領域・関連情報Ｋの入力かどうかを監視する（Ｓ１０）。
【００９７】
ステップＳ１０において、ＬＣＤ上領域・関連情報Ｋの入力と判定したときは、ＬＣＤ領域（透明偏光フィルムに対応する領域）の実情報が描画情報抽出部２５から入力したかどうかを監視する（Ｓ１１）。
【００９８】
ステップＳ１１において、実情報が入力したと判定したときは、レイヤーにＬＣＤ上の領域を生成し、この領域に実情報を書き込み、このレイヤーをＬＣＤに出力する（Ｓ１２、Ｓ１３）。次に、終了かどうかを判断し、終了でないときは処理をステップＳ１０に戻す。
【００９９】
すなわち、本実施の形態は、図１１の（ａ）に示すように、ＬＣＤに地図を表示させている場合に，透明偏光フィルム３をＬＣＤ上に置くと、この透明偏光フィルム３は透明であるから、人間は透明偏光フィルム３の下の地図を見ることができる。
【０１００】
しかし、本実施の形態は、ＣＣＤカメラはレンズ前方に、直交偏光フィルタ４（ＬＣＤの偏光に対して直交）を設けているので、ＬＣＤからの光は遮断される。その結果、図１１（ｂ）に示すように、透明偏光フィルム３の画像のみがＣＣＤカメラ５が受光することになる。
【０１０１】
そして、本実施の形態では、この透明偏光フィルム３の位置と傾きとをリアルタイムに検出して、その領域をＬＣＤ上に決定し、この決定した領域に図１１の（ｃ）に示すように所望の実情報を表示する。
【０１０２】
例えば、図１に示すように全体の地図（航空写真でもよい）を液晶ディスプレイに表示しているときに、透明偏光フィルム３の部分の領域を過去の災害情報に置き換えてもよい。
【０１０３】
また、過去の気温や降雨量、人口密度など様々な情報の付加が考えられる。さらに、複数の情報を重ねて表示させることで、その関連性を見出すことに有効である。例えば人口密度と１世帯当りの平均年収を重ねて表示させることで、これら２つの要素の関係を見ることができる。また文字のように明確な向きが存在する情報だけではないため、複数人でテーブルを囲んで協調作業を行う場合でも視認性があまり低下しない。
【０１０４】
＜実施の形態２＞
実施の形態２は透明偏光フィルム３を認識すると共に、手の動きを認識して、この手の動きに応じた実情報を透明偏光フィルム３の下の領域に表示する。本実施の形態では認識用コンピュータのみを説明する。
【０１０５】
レンズ前方に偏光フィルタを設けたＣＣＤカメラを用い、ジェスチャなどの身体性に基づく人間の自然な動作を操作に利用する。すなわち、レンズ前方に直交偏光フィルタ４を設けたＣＣＤカメラ５を用いることで、大型液晶ディスプレイ１の映像を遮断する。これにより、手指の変化による認識の困難さを改善することができるので、精度の高い手指認識が可能になる。
【０１０６】
図１２は実施の形態２の画像認識用コンピュータの概略構成図である。図１２において実施の形態１と同様な番号を付しているものについては説明を省略する。
【０１０７】
図１２に示すように、本実施の形態２は手認識部３０と、手動き解読部３１、第２の関連情報付加部３４等を備えている。
【０１０８】
手認識部３０は、バッファメモリ１２に画像データが記憶される毎に、予め記憶している基準の手の画像と比較して手画像を認識し、この手画像を手動き解読部３１に出力する。手動き解読部３１は、手画像が入力する毎にメモリ３２に記憶している前回の手画像と比較して動いたかどうかを判定する。
【０１０９】
手が動いた場合は、右から左に動いたか、あるいは左から右に動いたかどうかを判定し、その判定結果に対応したページ制御情報をメモリ３３から抽出する。
【０１１０】
メモリ３３は、例えば、右から左の場合は、ページ制御情報を「次ページ」としている。また、左から右の場合は、ページ制御情報を「戻り」としている。
【０１１１】
第２の関連情報付加部３４は、手動き解読部３１からページ制御情報を入力したとき、かつＬＣＤ上領域決定部１４でＬＣＤ上の透明偏光フィルムの領域が求められる毎に、データベース１５の関連情報の格納アドレスＭの次の格納アドレスを読み込み、これと透明偏光フィルムの領域（４点の座標と中心座標）とを描画情報送出部１９によって描画用コンピュータに送出する。従って、描画用コンピュータは、手の動きに応じた次の格納アドレスに対応する実情報を透明偏光フィルム３の下の領域に表示する。
【０１１２】
すなわち、図１３の（ａ）に示すように、例えば地図をＬＣＤに表示させて、透明偏光フィルムをＬＣＤに置くと、透明偏光フィルム３は透明であるから、下の地図も人間は見ることができる。
【０１１３】
しかし、本実施の形態では、ＣＣＤカメラ５のレンズ前方に直交偏光フィルタ４を設けているので、ＬＣＤからの光は遮断される。結果として透明偏光フィルム３の画像のみがＣＣＤカメラ５に受光されることになる。図１３の（ｂ）においては、手を透明偏光フィルム３の上においている場合として示している。
【０１１４】
このとき、例えば手を左側に動かしたとすると、手認識部３０、手動き解読部３１によって手が左に動いたと判定される。このページ制御情報が第２の関連情報付加部３４に送出される。従って、図１３の（ｃ）に示すように、透明偏光フィルム３の領域には、次のページの実情報が表示される。
【０１１５】
＜実施の形態３＞
透明偏光フィルムは、大型液晶ディスプレイの表示を遮蔽しないという利点があるので、この透明偏光フィルムの領域部分のみの情報に異なる情報を表示して見せることができることが分かった。
【０１１６】
しかし、現段階においても改善しなければならない点が多々存在する。現段階では、１種類の情報のみを重ねることしかできない。数種類の情報を重ねて表示させたいとき、それぞれの透明偏光フィルム３がユニークなＩＤを持つことが必要になる。
【０１１７】
そこで、透明偏光フィルムに識別情報を持たせる例として、例えば透明偏光フィルムの形状を異ならせて識別するようにしてもよい。
【０１１８】
或いは、単なる透明シート上に、透明偏光フィルムを一方向に所定間隔で配列させて貼付し、ＣＣＤカメラ５で検出させて、いわゆるバーコードとして識別情報（以下透明識別子偏光フィルムという）を持たせるようにしてもよい。
【０１１９】
但し、これらの偏光方向は、少なくとも大型液晶ディスプレイの映像の偏光方向と直交偏光フィルタの偏光方向と一致してはならない（例えば、液晶ディスプレイの映像の偏光方向に対して、１度〜８９度の範囲で４５度が最も望ましい）。
【０１２０】
例えば、透明識別子偏光フィルムを、液晶ディスプレイからの入射光に対し+４５度傾けて単なる透明シートに貼り付ける。
【０１２１】
なお、透明識別子偏光フィルムを、複数の偏光フィルムをそれぞれ異なる偏光方向となるように重ね合わせるようにしてもよい。
【０１２２】
本実施の形態では、偏光特性を有する偏光フィルムと、単なる透明ビニールフィルムとを所定数組み合わせて透明識別子偏光フィルム形成し、透明シートに貼り付けた例として説明する。
【０１２３】
このような透明偏光識別子偏光フィルム及び透明シートは、透明であるので様々な用途がある。例えば、絵画、写真、或いは自動車、部品、食材に使用してもよい。つまり、バーコードのように、絵画、写真、或いは自動車、部品、食材に使用しても、人間はそのものが見えることになるが、ＣＣＤカメラ（偏光フィルタ付き）は、この透明識別子偏光フィルムを検出でることになる。
【０１２４】
図１４は実施の形態３の透明偏光フィルムを用いた対話システムの概略構成図である。
図１４に示すように、透明識別子偏光フィルム４０（４０ａ、４０ｂ）をＡ４程度の透明シート４３（４３ａ、４３ｂ）に貼り付ける（透明識別子偏光フィルム付き透明シート４３又は単に透明シート４３ともいう）。透明識別子偏光フィルム４０は、例えば１ｃｍ×５ｃｍ程度とする。
【０１２５】
この透明識別子偏光フィルム４０を、レンズ前方に直交偏光フィルタ４を設けたＣＣＤカメラ５で検出し、第２の対話処理装置４１が透明識別子の情報及び位置、傾斜角度を解読して、ＬＣＤ上に透明識別子に対応した実情報を解読した位置及び傾斜角度で所定のサイズで表示する。
【０１２６】
図１４はテーブルの前に２人で座って、本実施の形態の透明シート４３を用いて対話している例である。本実施の形態３では、左側に座っている人の前にある透明シートを透明シート４３ａ、右側に座っている人の前にある透明シートを透明シート４３ｂと称する。
【０１２７】
図１４に示すように、カメラ部６は、第２の対話処理装置４１（透明偏光フィルム認識対話処理装置ともいう）の第２の画像認識用コンピュータ４２とはケーブル４２ａで接続されている。また、第２の対話処理装置４１の第２の描画用コンピュータ４４はケーブル４４ａでＬＣＤに接続されている。
【０１２８】
図１５は、本実施の形態３に用いる透明識別子偏光フィルム付き透明シートを説明する説明図である。
【０１２９】
透明識別子偏光フィルム付き透明シート４３の大きさは問わないが、本実施の形態では図１５の（ａ）に示すようにＡ４サイズとする。また、透明識別子偏光フィルム４０は、図１５の（ａ）に示すように透明シート４３の例えば左端部に貼り付けられている。
【０１３０】
前述の透明識別子偏光フィルム４０は、図１５の（ｂ）に示すように一次元バーコード又は二次元バーコードを形成しているとする。これらの太バー、細バー、中太バーは、偏光フィルムであり、それぞれが所定の間隔で一直線状に配列されている。スペースは、透明シートの部材である。
【０１３１】
さらに、透明識別子偏光フィルム付き透明シート４３は、図１５の（ｃ）に示すように、Ａ４サイズのビニールの透明シート４３の上面に透明識別子偏光フィルム４０を貼り付け、裏面はすべり易いように滑剤４０ｂｂが塗布されているのが好ましい。これは、表示面を上に向けた液晶ディスプレイに透明識別子偏光フィルム付き透明シート４３をおいて、相手側に移動させるとき、スムーズに相手の前に移動できるようにするためである。
【０１３２】
また、図１５の（ｄ）に示すように透明識別子偏光フィルム４０をビニールシート４０ａに埋め込んでもよい。
【０１３３】
また、透明識別子偏光フィルム４０以外の透明シートの領域を本実施の形態では単にシート部という。
【０１３４】
図１６は本実施の形態３の透明識別子偏光フィルムを付き透明シートによる偏光を説明する説明図である。
【０１３５】
ＣＣＤカメラ５のレンズ前方に設けた直交偏光フィルタ４は、ＬＣＤからの光は遮断し、透明識別子偏光フィルム４０のバーを形成する偏光フィルムからの光は通過させ、スペース部（透明シートで形成されていることになる）からの光を遮断する。
【０１３６】
このため、図１６に示すように、大型液晶ディスプレイ（ＬＣＤの表示面）の映像、シート部からの光は遮断されるが、透明識別子偏光フィルム４０のバーを形成する偏光フィルムからの光は直交偏光フィルタ４を通過してＣＣＤカメラ５に受光される。バーは、白、スペースは黒で検出される。
【０１３７】
本実施の形態では、この透明識別子偏光フィルム４０のバーのみを検出し、バー、スペース同士を繋げた輪郭を求め（これを単に透明識別子偏光フィルム４０の画像と称する）、この輪郭の重心位置と傾斜を判断して、位置、傾斜に対応したＡ４サイズの情報をＬＣＤ上に表示させる。
【０１３８】
このため、第２の画像認識用コンピュータ４２は、図１７に示す構成を有するのが好ましい。
【０１３９】
図１７は実施の形態３の透明偏光フィルムを用いた対話システムの概略構成図である。
図１７において、図６と同様な符号を記しているものについては説明を省略する。
【０１４０】
本実施の形態３は、図１７に示すように、識別子認識部５０と、透明識別子偏光フィルム数判定部５１と、識別子情報登録部５２と、シートＬＣＤ上領域決定部５４と、透明識別子偏光フィルムの識別子情報が記憶されるメモリ５３と、識別子毎の表示サイズを記憶したメモリ５５と、識別子毎の実報の格納アドレス等を記憶したメモリ５６（５６ａ、５６ｂ、・・・）第３の関連情報付加部５７等を有している。
【０１４１】
識別子認識部５０は、１フレーム毎の画像データがバッファメモリ１２に記憶されたかどうかを監視し、画像データが記憶されたとき、この１フレームの画像データから透明識別子偏光フィルム４０の画像のバーを構成する偏光フィルムの画像を認識する。この認識は、透明識別子偏光フィルム４０の画像がバーコードの場合は、強調処理を行って、このバーコードを解読した数字列（識別子コードｈｉという）を出力する。
【０１４２】
そして、強調された透明識別子偏光フィルム４０の輪郭を求め、この輪郭の４頂点の座標と重心の座標とをキャリブレーション情報に基づいて求める。つまり、透明識別子（バーコード）のＬＣＤ上における傾きと位置を算出している。これを本実施の形態３では識別子認識情報Ｑｉという。
【０１４３】
透明識別子偏光フィルム数判定部５１は、識別子認識部５０が透明識別子フィルムを認識する毎に個数をカウントし、この個数に応じた識別子番号Ｒｉ（Ｒ１、Ｒ２・・・）を識別子情報登録部５２に出力する。
【０１４４】
識別子情報登録部５２は、透明識別子偏光フィルム数判定部５１からの識別子番号Ｒｉと識別子認識部５０からの識別子認識情報Ｑｉと識別子コードｈｉとを入力し、これらを対応させてメモリ５３に記憶する。これを本実施の形態３ではシート領域情報Ｐｉと称する。つまり、メモリ５３には１フレームにおける全ての透明識別子フィルムのシート領域情報Ｐｉが記憶されることになる。
【０１４５】
シートＬＣＤ上領域決定部５４は、メモリ５３のシート領域情報Ｐｉを読み込み、このシート領域情報Ｐｉの識別子コードｈｉに対応するサイズ（例えば、Ａ４サイズ、Ａ３さサイズ）を読み込むと共に、メモリ５３の識別子認識情報Ｑｉの位置、傾斜とを読み込み、キャリブレーション情報のＬＣＤ座標系に定義する。そして、これをメモリ１６に記憶する。つまり、メモリ１６には、ＬＣＤにおける透明識別子偏光フィルム（バーコード）の位置を基準とし、この位置に透明識別子偏光フィルム（バーコード）の傾斜で、透明識別子偏光フィルム（バーコード）の識別子コードに対応したサイズの領域が定義されてい
ることになる。
【０１４６】
第３の関連情報付加部５７は、データベース５６から識別子コードｈｉに対応する情報（氏名、年月日、実情報の格納アドレス）を読み込み、これに識別子コードに対応したサイズの領域（４点の座標）を付加して描画情報送出部１９に送出する。
【０１４７】
すなわち、実施の形態３は、図１８の（ａ）に示すように、透明識別子偏光フィルム（バーコード）の輪郭抽出を行い、透明識別子偏光フィルムのＬＣＤ上における傾斜θｉ（θｐ、θｑ）と位置を求める。そして、この傾斜θｉで識別子コードｈｉに対応するサイズの領域Ｊｉ（Ｊ１、Ｊ２、・・・）をレイヤーに生成する（図１８の（ｂ））。
【０１４８】
図１８の（ｂ）は識別子コードｈｉのサイズが全てＡ４の場合を示している。そして、これらの領域Ｊｉ（Ｊ１、Ｊ２、・・・）に識別子コードｈｉの実情報を書き込む（図１８の（ｃ））図１８の（ｃ）は、Ｊ１が人口推移のグラフ、Ｊ２が年齢別の棒グラフ、Ｊ３が災害の予算の推移の点グラフとして示している。
【０１４９】
従って、透明識別偏光フィルム毎に、異なる情報を透明シートの操作者の透明シートの位置及び傾斜で、操作者のサイズで表示させることができる。また、透明シートは透明であるから各担当者は、この透明シートの下の情報を見ることが可能であり、かつメイン画像情報も確認できるのでシートによって対話が可能ある。
【０１５０】
さらに、本実施の形態は、各シートの識別子が異なるので、例えば図１９の（ａ）に示すように、透明シートをＬＣＤ上に２枚おいた場合は、図１９（ｂ）に示すように、直交偏光フィルタ４を介してＣＣＤカメラ５には２枚の偏光フィルムの画像のみが得られる。
【０１５１】
この識別子は第２の画像認識コンピュータによって全て検出され、この識別子に対応した情報がＬＣＤに表示される（図１９の（ｃ）参照）。
【０１５２】
また、図１９（ｄ）に示すように、透明シートを重ねた場合は、二つの識別子に対応した情報を合わせて表示が可能である。例えば、上は識別子、下は別の識別子のものを表示させる（図１９の（ｅ）参照）。
【０１５３】
従って、操作者が有する透明シートでもって、ＬＣＤ上で対話が可能となっている。
【０１５４】
なお、実施の形態３は、実施の形態２の手認識部３０と、手動き解読部３１とを備えて、手の動きでページ制御を行ってもよい。
【０１５５】
さらに、上記実施の各形態では、大型液晶ディスプレイを用いて説明したが大型でなくともよい。
【０１５６】
また、表示面を上に向けてテーブルに埋め込んだテーブルトップダウンシステムとして説明したが、液晶ディスプレイを壁にかけて、本実施の形態の透明偏光フィルム又は透明シートを液晶ディスプレイに貼り付けて使用してもよい。
【０１５７】
さらに、上記各実施の形態では、ＣＣＤカメラのレンズ前方に設けた直交偏光フィルタを固定としたが、この直交偏光フィルタは、透明偏光フィルム又は透明シートの透明識別子偏光フィルムの偏光特性に応じた偏光フィルタに変更できる制御機構を備えてもよい。
＜実施の形態４＞
上記の実施の形態は上記の図２及び図４並びに図１６に示すように、大型液晶ディスプレイ１の上に透明偏光フィルム３又は透明識別子偏光フィルム付き透明シート４３０を置き、大型液晶ディスプレイ１の上方向に、レンズ前方に直交偏光フィルタ４を備えたＣＣＤカメラ５を配置することによって、大型液晶ディスプレイ１からの映像（光）をこの直交偏光フィルタ４によって遮断させ、透明偏光フィルム３又は透明シート４３（以下総称して単に光学フィルムという）を介することによって光を通過させて、ＣＣＤカメラ５のレンズを介して大型液晶ディスプレイ１からの映像（ＬＣＤ映像ともいう）を入射するようにしている。
このため、光学フィルムを回転させると以下に説明する現象が発生することがある。図２０は光学フィルムをLCD上で回転させた時のユーザが見る映像(図２０（ａ）)とカメラが見る映像(図２０（ｂ）) である。
上記のような光学フィルムと直交偏光フィルタ４との偏光関係においては、ユーザから見ると、光学フィルムをπ/2回転させるごとに、透過と遮断を繰り返す。
これはθ=0では、LCD 映像の偏光方向と光学フィルムの透過軸が一致しているため，LCD映像は光学フィルムを透過し，θ=π/2では光学フィルムの透過軸が直交するため映像が遮断されるからである。
一方，光学フィルムを装着したＣＣＤカメラで見たときは，π/4回転させるごとに透過と遮断を繰り返す(図２０（ｂ）参照)。
これはディスプレイ映像の偏光方向と光学フィルムの透過軸のなす角度をθとした場合、θ=0のときはカメラに装着した直交偏光フィルタ４が映像を遮断し、θ=π/2のときは回転させている直交偏光フィルタ４が映像を遮断するためである。このため、θ=π/4のとき光の強度が最大になる。
従って、この光学フィルムをマーカとして使用すると、これを回転させた場合、ユーザにとってはπ/2毎に黒い部分が生じてしまい、カメラにとってはπ/4毎に光が透過しないことになる。
そこで、上記のような光学フィルムに変えて、以下に説明する１／２波長板光学シート５００を用いる。
前述の１／２波長板について説明する。
一般に波長板(位相差フィルム)とは、水晶のような複屈折結晶を利用して位相差を生じさせるものである。
波長板には、進相軸と遅相軸が存在し、入射光線を直交する二つの偏光成分にわけ、進相軸に対して遅相軸の成分を遅らせ、その後両者を合わせて一本の光線として出すことができる。つまり、入射光の偏光面に対して１／２波長板の光学軸が角度θであるとき、出射光は１８０°−２θだけ回転する。このため、１／２波長板を角度ａだけ回転させると、出射光の偏光面を２ａだけ回転させることになる。すなわち、１／２波長板は偏光面を回転させることに利用できる。
最も一般的に用いられる波長板として1/4波長板および1/2波長板があり、それぞれ位相をπ/2およびπ遅らせることができる。
図２１は２枚の１／２波長板への入射光と出射光の関係を説明する説明図である。
1/2波長板は、図２１に示すように、光が通過すると、遅相軸成分の位相が進相軸成分に対してπ遅れる。この結果、両成分を合成して出射される光は、入射光の振動方向に対して2θ回転している。詳細な解析は後述する。
つまり、回転角は入射偏光と遅相軸との成す角にて調整可能であり、例えば直線偏光に対し遅相軸を４５度に設定すると偏光面が９０度回転する。
ここで、図２１の偏光状態について説明する。
偏光状態を表す演算子としては，ジョーンズ行列が一般に用いられる．以下では図２１をもとに説明を行う。
ある光学素子への入射光、出射光のジョーンズベクトルをそれぞれ以下のように置く。
【数１】
0005499393.tif 000002
光学素子の進相軸がx軸となす角度をθとし、進相軸成分、遅相軸成分の相対位相差をεとすると、入射光と出射光の関係は回転演算子Rθ と位相演算子Tεを用いて以下の式で表すことができる。
【数２】
0005499393.tif 000003
但し、
【数３】
0005499393.tif 000004
ここで1/2 波長板ではε=πなので，
【数４】
0005499393.tif 000005
これが1/2波長板のジョーンズ行列である．
ここで入射光をx軸方向の偏光、つまり、
【数５】
0005499393.tif 000006
とすると、式（１）は、
0005499393.tif 000007
となり、1/2波長板の出射光は2θ回転した偏光となることがわかる。
次に，2枚目の波長板を1枚目の波長板に対してπ/4だけ回転させて置くと、１枚目への入射光に対してθ+π/4回転しているので、その出射光のジョーンズベクトルは、以下のように記述できる。
【数６】
0005499393.tif 000008
これを（２）式に代入すると、
0005499393.tif 000009
これより、2枚目の1/2波長板の出射光はθに関係なく，最初の入射光に対して常にπ/2回転した偏光であることがわかる。
図２２は1/2波長板をLCD 上で回転させたときの様子を説明する説明図である。
図２２（ａ）はユーザからの視点である。図２２（ｂ）はＣＣＤカメラからの視点である。
図２２（ａ）に示すように、ユーザからの視点では回転角に依らずに常に透明に見えている。
これに対して、図２２（ｂ）ではカメラからの視点では偏光板のときと同様にπ/4回転させるごとに透過と遮断を繰り返す。
これは、偏光板のときと同じ挙動に見えるが原理は異なっており、LCDの偏光方向と波長板の進相軸のなす角度をθとしたとき，出射光の偏光方向が2θ回転しているために起こる現象である（θ=0のときそのまま映像を遮断し、θ=π/2のときはπ回転した透過光を遮断している。
つまり、先に述べたように，LCD 映像の偏光方向と波長板の進相軸のなす角度をθとしたとき，1/2波長板の出射光の偏光方向は2θ回転している。このため、図２１のように、2枚目の1/2波長板を1枚目の1/2波長板とπ/4ずらして重ねると（本実施の形態の光学フィルム）、偏光方向がさらに2(θ+π/4)回転して出射される。
その結果2枚目の1/2波長板の出射光の偏光方向はLCD 映像の偏光方向を基準として常にπ/2回転した方向（偏光フィルタの透過軸）となる(図２１)。従って、回転角に依らずLCD映像を透過することができる。これをLCD 上で回転させた様子が図２３である。
図２３（ａ）は本実施の形態の光学フィルムのユーザの視点の説明図である。図２３（ｂ）は本実施の形態の光学フィルムのカメラの視点の説明図である。
すなわち、図２３（ａ）に示すように、ユーザからの視点では回転角に依らずに常に透明に見えることになり、また、図２３（ｂ）に示すように、カメラからの視点でも回転角に依らずに常に透明に見えることになる。
従って、π/4回転させた2枚の1/2波長板を利用することで，回転耐性を持つ透明なマーカ（バーコード等を含む）を作ることが可能となった。
この光学フィルムは、例えば図２４に示すようにして作成する。１枚目の１／２波長板シート５００ａに対して、２枚目の１／２波長板シート５００ｂをπ/4（４５度）の角度だけ回転させて１枚目に重ねて（接着材）図２４（ｂ）のように生成する。これは、本実施の形態では１／２波長板光学シート５００と称する。
＜その他の実施の形態＞
また、図１５に示すような透明識別子偏光フィルム付き透明シートを使用する場合は、図２５に示すように生成する。
図２５は本実施の形態の１／２波長板透明識別子光学フィルム５１０付きの識別子付きシート５２０の説明図であり、図中丸枠は、１／２波長板透明識別子光学フィルム５１０の拡大説明図である。
識別子付きシート５２０は、透明シート５００に対して、１／２波長板透明識別子光学フィルム５１０を重ねて生成している。
この１／２波長板透明識別子光学フィルム５１０は、図２５丸枠のように、１枚目の１／２波長板５１０ａに対して例えば４５度回転させて２枚目の１／２波長板５１０ｂを重ねて生成している。
よって、ＣＣＤカメラにて、識別子付きシート５２０をＬＣＤ上でどの角度に回転させても、バーコードを認識できることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】実施の形態１の透明偏光フィルムを用いた対話システムの概略構成図である。
【図２】実施の形態１の直交偏光フィルタ４と大型液晶ディスプレイ１と透明偏光フィルム３とによる映像の遮断及び透過を説明する説明図である。
【図３】ＣＣＤカメラのレンズ前方に偏光フィルタを設けたときに得られる映像を説明する説明図である。
【図４】偏光を応用した映像の遮断を説明する説明図である。
【図５】ＣＣＤカメラのレンズ前方に偏光フィルタを設けたときに得られる映像と偏光フィルムを介して見るＬＣＤ上の映像を説明する説明図である。
【図６】第１の画像認識用コンピュータの概略構成図である
【図７】第１の描画用コンピュータの概略構成図である。
【図８】実施の形態１の画像認識用コンピュータ８の動作を説明するフローチャートである。
【図９】透明偏光フィルムのＬＣＤ上の領域の生成を説明する説明図である。
【図１０】第１の描画用コンピュータ９の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】実施の形態１の透明偏光フィルムによる画像表示を説明する説明図である。
【図１２】実施の形態２の画像認識用コンピュータの概略構成図である。
【図１３】実施の形態２の画像認識用コンピュータの動作を説明する説明図である。
【図１４】実施の形態３の透明偏光フィルムを用いた対話システムの概略構成図である。
【図１５】実施の形態３に用いる透明識別子偏光フィルム付き透明シートを説明する説明図である。
【図１６】実施の形態３の透明識別子偏光フィルムを付き透明シートによる偏光を説明する説明図である。
【図１７】実施の形態３の透明偏光フィルムを用いた対話システムの概略構成図である。
【図１８】実施の形態３の処理を説明する説明図である。
【図１９】２枚の透明シートを重ねた場合の処理を説明する説明図である。
【図２０】図２０は光学フィルムをLCD上で回転させた時のユーザが見る映像(図２０（ａ）)とカメラが見る映像(図２０（ｂ）)である。
【図２１】２枚の１／２波長板への入試光と出射光の関係を説明する説明図である。
【図２２】1/2波長板をLCD上で回転させたときの様子を説明する説明図である。
【図２３】本実施の形態の光学フィルムを回転させたときの様子を説明する説明図である。
【図２４】本実施の形態の光学フィルムの作成を説明する説明図である。
【図２５】他の実施の形態の透明識別子偏光フィルム付き透明シートの作成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  大型液晶ディスプレイ
２  テーブル
３  透明偏光フィルム
４  直交偏光フィルタ
５  ＣＣＤカメラ
７  第１の対話処理装置
８  第１の画像認識用コンピュータ
９  第１の描画用コンピュータ
１１  キャプチャーボード
１３  透明偏光フィルム認識部
１４  ＬＣＤ上領域決定部
１７  第１の関連情報付加部
１９  描画情報送出部
５００ａ  １／２波長板
５００ｂ  １／２波長板
【図１】
0005499393.tif 000010
【図２】
0005499393.tif 000011
【図３】
0005499393.tif 000012
【図４】
0005499393.tif 000013
【図６】
0005499393.tif 000014
【図７】
0005499393.tif 000015
【図８】
0005499393.tif 000016
【図９】
0005499393.tif 000017
【図１０】
0005499393.tif 000018
【図１１】
0005499393.tif 000019
【図１２】
0005499393.tif 000020
【図１３】
0005499393.tif 000021
【図１４】
0005499393.tif 000022
【図１５】
0005499393.tif 000023
【図１６】
0005499393.tif 000024
【図１７】
0005499393.tif 000025
【図１８】
0005499393.tif 000026
【図１９】
0005499393.tif 000027
【図２１】
0005499393.tif 000028
【図２４】
0005499393.tif 000029
【図２５】
0005499393.tif 000030
【図５】
0005499393.tif 000031
【図２０】
0005499393.tif 000032
【図２２】
0005499393.tif 000033
【図２３】
0005499393.tif 000034